JPH0639783B2 - 楕円鋼管杭打設方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、楕円鋼管杭の打設方法及びその装置に係り、
特に、鋼管杭を圧延装置により楕円形状に成形しながら
この楕円鋼管杭を打設する方法及びその装置に関する。

（従来の技術） 土木作業等において、鋼管、鋼管矢板、鋼管杭（以下、
単に鋼管杭という）はその強力な支持力と、経済性のた
めに、護岸橋梁工事などの永久構造物のみならず、鋼矢
板でカバーできない山留や締切工事などの仮設構造物あ
るいは支持杭としても広く利用されている。

これらの鋼管杭は、断面が円形である性質上どのような
方向の外力に対しても均一な強度を発揮することができ
る。このように方向性が無いことは逆に特定な応力方向
に対して大きな強度を発揮できないことになり、応力方
向が特定される使用に対してはあまり好ましくない。

一方、上述のように鋼管杭は施工性が良いので、山留壁
として用いられることがあるが、鋼管杭を山留壁として
用いる場合には、所定の長さのものを互いに連続して打
設し、片側の土を掘削して排除すると、反対側の土の土
圧が夫々の鋼管の表面で受け止められて土の崩壊を防止
する。

このような山留壁に用いられる鋼管杭のサイズ（径，肉
厚）は、土圧分布、根入れ長さ、切梁段数等の設計条件
によって計算される山留壁の単位巾当りの土圧方向の曲
げ応力と剪断応力を基に求められる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、山留壁の厚さすなわち鋼管杭の径を敷地の制
約上で大きくとれない場合があり、このような場合に
は、鋼管杭の径を許容される山留壁の厚さ以下に設定し
なければならない。

このように土圧方向の厚さが制限される山留壁では、所
定の鋼材使用量に対して剪断強度は確保できても、曲げ
強度が不足するおそれがある。

このため山留壁の単位巾当り所定の曲げ強度を得ようと
すると、単位巾当りの鋼材の断面積を大きくすること、
すなわち鋼材の肉厚を厚くすることが必要であり、鋼材
の使用量が嵩んで、経済性の面で大きな問題が発生す
る。

また、鋼管杭は施工性を考慮してできるだけ同一サイズ
のものが多用されるが、この場合には、鋼管杭のサイズ
は、前記のような設計条件によって計算される単位巾当
り土圧方向の曲げ応力と剪断応力の最大値を同時に満足
できるサイズのものが使用され、部位によっては過剰設
計になることがある。

ところが、このような場合には使用中の鋼管杭の断面形
状を変更させて、必要最小限の曲げ強度を確保した上
で、鋼管杭１本当りの土と接する面を拡大することがで
きれば、杭材料の有効利用ができ無駄がなくなる。

従来の楕円鋼管杭を用いた山留壁を構築する場合は、打
設現場から離れた場所で楕円鋼管杭を成形して、それを
打設現場まで運搬していた。したがって、現場で要求さ
れる杭の必要量よりも多少多めに用意するために、鋼材
の使用量も嵩み不経済であり、また鋼管杭をストックす
るためのスペースも用意しなければならないという問題
点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
ものであり、杭圧入引抜機に楕円鋼管杭の成形装置を取
付けることにより打設現場において必要量だけの楕円鋼
管杭を形成しながら打設することができる楕円鋼管杭打
設方法及びその装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、既設杭等からなる
支持体上に杭圧入引抜機を固定し、該杭圧入引抜機に取
付けられ上下動可能な杭保持体に鋼管杭を挟持させた
後、前記杭保持体の下方に設けられ鋼管杭を楕円形状に
形成する圧延装置に前記鋼管杭の先端を当接させ、前記
杭保持体を下降させて鋼管杭を楕円形状に成形しながら
地中に打設することを特徴とし、また杭圧入引抜機の前
部にアームを介して上下動可能に形成された杭保持体
と、該杭保持体に挟持された鋼管杭を楕円形状に成形す
る圧延手段を有する圧延装置を前記杭保持体の下方に設
けたことを特徴としている。

（作用） 杭圧入引抜機に上下動可能に取付けられた杭保持体の下
方に楕円鋼管杭を形成する圧延装置を設けて、鋼管杭を
挟持した杭保持体を下方に移動させて楕円鋼管杭を形成
しながら、この杭を地中に打設することができるので打
設現場に既成の楕円鋼管杭を持ち運ぶ必要がなく作業効
率がよい。

（実施例） 次に添付図面と共にこの発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図ないし第３図は鋼管本体の断面を任意の楕円形状
に形成された鋼管杭を示す図である。

鋼管杭１、２、３は、夫々短辺Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、長辺
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２を有し、径、肉厚が共に等しい同サイズ
の円形鋼管本体から形成されている。

このような断面が楕円形状に形成された鋼管杭は、曲げ
強度に方向性を持たせることができ、例えば鋼管杭１で
は長辺Ｌの方向の土圧に対しては、短辺Ｓが基の円形鋼
管杭の径よりも小さくなって土圧受面が減少するが、こ
の方向の曲げ強度は基の円形鋼管杭よりも大きくするこ
とができる。

このように鋼管杭１、２、３は短辺Ｓ、Ｓ１、Ｓ２と長
辺Ｌ、Ｌ１、Ｌ２を変えることで、使用個所に最適なも
のを選択することができる。

第４図〜第９図は本発明の楕円鋼管杭の打設方法及びそ
の装置により形成された楕円鋼管杭で構築する山留壁を
示す図である。

第４図は構築する山留壁の第１の形態を示し、楕円の鋼
管杭１の短辺Ｓを土圧方向Ｐに配置して鋼管杭１同士を
互いに隣接させたものである。

このように配列した山留壁４では、第１３図に示すよう
な短辺Ｓと同じ径Ｓを有する円形の鋼管５０を互いに隣
接させて形成した山留壁５１と比較して、単位巾当りで
大きな曲げ強度を得ることができ、しかも単位巾当りの
鋼材断面を小さく設定することができる。

また、第１３図に示すように径ψの同一サイズの円形鋼
管を使用している山留壁では、使用部位によっては過剰
な強度となるところがあり、このような場合には、この
円形鋼管を楕円形状に形成して山留壁４のような配列と
することで、１本当りの曲げ強度を低下させるかわり
に、長辺Ｌが円形鋼管の径ψよりも大きくなって土圧受
面積が増大するので杭材料が少なくてすみ経済性が向上
する。このように楕円鋼管杭１の楕円形状を任意に形成
することで、土圧Ｐに対する曲げ強度と土圧受面積を最
適な組合せに設定できる。

第５図は構築する山留壁の第２の形態を示す図である。
この山留壁５では楕円鋼管杭１の長辺Ｌを土圧方向Ｐに
配置して互いに隣接させたものであり、同一サイズの円
形鋼管を使用している山留壁で、使用部位によって強度
不足となるところで適用できる。

第６図は構築する山留壁の第３の形態を示す図である。
この山留壁６では鋼管杭１の長辺Ｌを土圧受面に対して
角αだけ傾斜させたものであり、鋼管杭１のサイズと短
辺Ｓ、長辺Ｌを一定にして角αを任意に設定することで
土圧Ｐに対する曲げ強度と土圧受面積を最適な組合せに
設定できる。

第７図は構築する山留壁の第４の形態を示す図である。
この山留壁７のコーナの鋼管杭１ａ、ｂ同士が土圧方向
Ｐａ、Ｐｂと４５°の面で互いに接して、競り合うので
高強度が得られる。

第８図は構築する山留壁の第５の形態を示す図である。
この山留壁８では楕円に形成する前の径ψの円形の鋼管
杭９を、短辺Ｓ、長辺Ｌの楕円の鋼管杭１と併設して建
物の支持杭等として利用するものである。

第９図は構築する山留壁の第６の形態を示す図である。
この山留壁９の鋼管杭１同士が隣接する部分に雄部１０
ａと雌部１０ｂからなるセクシヨン１０を設けたもので
ある。

山留壁の施工に際しては、上述の各形態に示したものを
適宜組合せて行う。

次に本発明の楕円鋼管杭の打設方法及びその装置の一実
施例を説明する。

第１０図は円形鋼管を楕円形状に形成させながら圧入す
る装置を示す図である。図中符号１１は鋼管杭１２の杭
圧入引抜機であり、この杭圧入引抜機１１は基台１３の
下部に構成したクランプ１４により支持体１５に固定さ
れ、基台１３上に立設したマスト１６にはリーダ１７を
介して、先端にチャック１８を有するアーム１９が上下
に摺動可能に取付けられている。マスト１６とアーム１
９との間には油圧装置２０が設けられ、チャック１８で
鋼管杭１２を挾持してアーム１９を下方に移動すると鋼
管杭１２が地中に圧入される。

チャックは第１１図に示すように、環状のフレーム２２
の内側に、流体圧シリンダ２３、２４、２５、２６が配
置され、その先端に設けた挾持板２３ａ、２４ａ、２５
ａ、２６ａを介して鋼管杭１２を挾持する。

一方、基台１３にはコネクタ２７を介してチャック１８
の下方にローラ圧延装置２８が支持されており、このロ
ーラ圧延装置２８は第１２図に示すように、フレーム２
９に互いの距離が調節可能に固定される平行な２本のロ
ーラ３０、３１よりなる。このローラ３０、３１の間に
鋼管杭１２を上方から圧入することで、鋼管杭１２の両
側から押圧力を加え、その断面を楕円形状に形成する。

従って、鋼管１２を地中に圧入する場合には、まずクラ
ンプ１４で所定位置に固定された杭圧入引抜機１１のア
ーム１９を最上部に移動させた状態で、チャック１８の
シリンダ２３〜２６を短縮し、チャック１８に円形の鋼
管杭１２を挿通して鋼管杭１２の先端をローラ圧延装置
２８の上端に当接させてからシリンダ２３〜２６を伸長
させてチャック１８を締め付け鋼管杭１２を挾持する。

つぎに、ローラ圧延装置２８のローラ３０、３１の間隔
Ｓを鋼管杭１２の径ψよりも小さく設定して、アーム１
９を下方に移動させると、鋼管杭１２がローラ圧延装置
２８に圧入されて短辺Ｓの楕円部１２ｂが形成され、こ
こを通過した後地中に圧入され楕円鋼管杭１が構築され
る。

なお、上記の構築装置では、形成機としてのローラ圧延
装置２８と、打設装置としての杭圧入引抜機１１を一体
に構成したが、形成機は打設装置と分離して別体に設け
て着脱可能にしても良い。さらには、第１４図に示すよ
うにチャック１８と一体にローラ圧延機２８を構成する
こともできる。また打設装置としては圧入機のほかにバ
イブロハンマや打撃装置を用いていも良い。

鋼管杭１２の異形断面は楕円に限定されることはなく、
また形成機はローラ式に限定されず、例えばチャック式
として断続的に楕円に形成しても良い。この場合には、
杭打引抜機１１のチャック１８を利用して、チャック１
８の挾持板２３ａ〜２６ａで鋼管杭２を異形に変形しつ
つ、打設することもできる。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように構成されているので、曲げ
強度に方向性をもった楕円鋼管杭を打設現場において形
成しながら直ちに打設することができるので、楕円杭を
余分に用意する必要がなく鋼材の使用量が嵩むことがな
いので経済的であり、また現場から離れた場所で形成し
た楕円杭をわざわざ運搬する必要がないので作業効率が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は断面が任意の楕円形状に形成され
た鋼管杭を示す平面図、第４図ないし第９図は楕円鋼管
杭により構築される山留壁の第１ないし第６形態を示す
平面図、第１０図は本発明の一実施例である円形鋼管を
楕円形状に形成させながら圧入する装置を示す側面図、
第１１図は第１０図のXI−XI断面図、第１２図は第１０
図のXII−XII断面図、第１３図は従来の円形鋼管杭を用
いる山留壁を示す平面図及び第１４図は本発明の一実施
例である円形鋼管を楕円形状に形成させながら圧入する
装置の他例を示す側面図である。 １．２．３……楕円鋼管杭 １１……杭圧入引抜機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既設杭等からなる支持体上に杭圧入引抜機
   を固定し、該杭圧入引抜機に取付けられ上下動可能な杭
   保持体に鋼管杭を挿通し、該鋼管杭の先端を、前記杭保
   持体の下方に設けられ鋼管杭を楕円形状に形成する圧延
   装置の上端に当接させ、次に前記杭保持体により鋼管杭
   を挟持し、その後杭保持体を下方に移動して鋼管杭を楕
   円形状に成形しながら地中に打設する楕円鋼管杭打設方
   法。
2. 【請求項２】杭圧入引抜機の前部にアームを介して上下
   動可能に形成された杭保持体と、該杭保持体に挟持され
   た鋼管杭を楕円形状に成形する圧延手段を有する圧延装
   置を前記杭保持体の下方に設けた楕円鋼管杭打設装置。